ГЛАВНАЯ » 2013 » Август » 14 » Использование кристаллов алмаза позволило создать универсальные перестраиваемые лазеры нового поколения
22:09
Использование кристаллов алмаза позволило создать универсальные перестраиваемые лазеры нового поколения
Группа исследователей из университета Стратклайда (University of Strathclyde), Глазго, разработала новый тип высокоэффективного универсального и непрерывно действующего лазера на основе эффекта Рамана, в котором в качестве рабочего тела выступает кристалл алмаза. Использование этого материала позволяет получить лазерный луч большей мощности и в большем диапазоне длин волн света, нежели другие лазеры Рамана, существующие в настоящее время. Благодаря таким выдающимся характеристикам эти новые лазеры, несомненно, найдут в недалеком будущем широкое применение в науке, в медицине, в оборудовании контроля окружающей среды и в различных областях промышленности.
Лазеры Рамана работают за счет оптической накачки, когда энергия, необходимая для их работы поступает извне в виде света от другого источника. Энергия света накачки приводит к нагреву материала рабочего тела, который начинает излучать когерентный монохроматический свет, и, чем более равномерно происходит распределение тепла внутри рабочего тела, тем качественней получаются характеристики света лазера Рамана. Изменяя длину волны света накачки, к примеру, за счет использования перенастраиваемого дискового полупроводникового лазера, можно управлять длиной волны света, который излучает лазер Рамана.
Кремний и другие материалы, традиционно используемые в качестве рабочего тела лазеров Рамана, позволяющих изменить цвет (длину волны) испускаемого света, в большинстве случаев являются источниками ограничений функциональности этих лазеров. Одни материалы позволяют варьировать свет лазера в широких пределах, но обеспечивают малую выходную мощность луча лазерного света или допускают только импульсный режим работы лазера. Другие материалы могут обеспечить непрерывную работу лазера, но их физические и оптические свойства не позволяют изменять цвет света лазера в широком диапазоне.
Но основным "камнем преткновения" материалов тела лазеров Рамана является теплопроводность этих материалов, низкое значение которой не допускает создания лазера высокой мощности. Поэтому, идеальным вариантом для использования в таких лазерах является алмаз, который помимо прекрасных оптических характеристик имеет одно из самых больших среди других материалов значение удельной теплопроводности.
"Наши новые алмазные лазеры способны произвести свет в диапазоне от самого высокоэнергетического ультрафиолетового света до середины диапазона длинноволнового инфракрасного света, включая весь диапазон видимого света" - рассказывает профессор Мартин Доусон (Professor Martin Dawson) из Института фотоники университета Стратклайда, группа которого первой начала работать в данном направлении, - "Это означает, что новые лазеры можно использовать практически в любой области, где требуется лазерный свет с особыми параметрами".
"Использование кристаллов алмазов в лазерах открывает мир новых возможностей. Для увеличения выходной мощности алмазного лазера совершенно не требуется увеличения размеров рабочего тела. Обычные лазеры Рамана, которые существуют в настоящее время, имеют кристаллы, длиной 3-6 сантиметров. С помощью алмазного лазера можно добиться эквивалентной мощности луча лазерного света, используя кристалл алмаза, длиной всего 2-6 миллиметров" - рассказывает доктор Алан Кемп (Dr Alan Kemp), научный руководитель проекта, - "Благодаря этому новые лазеры являются миниатюрными устройствами, которые можно располагать в условиях жестко ограниченного пространства, что имеет огромное значение в случае их использования в авиационном, космическом и медицинском оборудовании".
Группа из университета Стратклайда работала, тесно сотрудничая с британской компанией Element Six, которая является одним из мировых лидеров в области производства искусственных алмазов. Применение искусственных алмазов, имеющих заранее известные и точные оптические и физические характеристики, позволит без проблем наладить мелкосерийное производство недорогих алмазных лазеров Рамана, по прогнозам ученых, в течение уже следующих нескольких лет.
